环境空气及气体
污染源监测
生态监理 2003级
气体监测的目的和作用
?空气污染监测工作一般可分为三类:
环境大气监测
污染源的监测
室内空气污染监测
环境大气监测
? 监测对象是整个大气,目的是了解和
掌握 环境污染的情况,进行大气污染质
量评价,并提出警戒限度。通过长期监
测,为修订或制定国家卫生标准及其他
环境保护法规积累资料,为预测预报创
造条件。研究有害物质在大气中的变化,
如二次污染物的形成(光化学反应等),
以及某些大气污染的理论,也需要进行
大气监测。此外,制订城市规划、防护
距离等,均需要以监测资料为依据。
污染源监测
主要是了解这些污染源所排出的有害物质 是否符
合现行排放标准的规定, 分析它们对大气污染的影响,
以便对其加以限制 。 排放口的监测还应对现有的净化
装置的性能进行评价, 确定在排放时失散的材料或产
品所造成的经济损失 。 通过长时间的定期监测积累数
据, 也可为进一步修订和充实排放标准及制定环境保
护法规提供科学依据 。
室内空气污染监测
? 是近年来的热点。它主要是通过采样和分
析手段,研究室内空气中有害物质的来源、组
成成分、数量、动向、转化和消长规律。它是
以消除污染物的危害,改善室内空气质量和保
护居民健康为目的的。
气体监测中常用的定义术语
? (1) 总悬浮颗粒物( TSP), 指能悬浮在空气
中,空气动力学当量直径 ≤100微米的颗粒物。
(2) 可吸入颗粒物( PM10), 指悬浮在空气
中,空气动力学当量直径 ≤10微米的颗粒物。
(3) 氮氧化物(以 NO2计), 指空气中主要 以
一氧化氮和二氧化氮形式存在的氮的氧化物。
气体监测中常用的定义术语
? (4) 总挥发性有机化合物( TVOC),利用 Tenax
GC或 Tenax TA采样,非极性色谱柱(极性指数小于
10)进行分析,保留时间在正己烷和正十六烷之间的
挥发性有机化合物。
(5) 铅( Pb),指存在于总悬浮颗粒物中的铅及其
化合物。
(6) 苯并 [a]芘( B[a]P),指存在于可吸入颗粒物中
的苯并 [a]芘。
(7) 氟化物(以 F计),以气态及颗粒态形式存在的
无机氟化物。
气体监测中常用的定义术语
? (8) 年平均,指任何一年的日平均浓度的算 术
均值。
(9) 季平均,指任何一季的日平均浓度的算术
均值。
(10) 月平均,指任何一月的日平均浓度的算
术均值。
(11) 日平均,指任何一日的平均浓度。
气体监测中常用的定义术语
? (12) 一小时平均,指任何一小时的平均浓度。
(13) 植物生长季平均,指任何一个植物生长
季、月平均浓度的算术均值。
(14) 环境空气,指人群,植物,动物和建筑
物所暴露的室外空气。
(15) 标准状态,指温度为 273K,压力为
101.325kPa时的状态。
涉及气体监测的现有国家标准
? 环境空气质量标准
( GB 3095-1996,2000年部分修订 )
? 大气污染源排放标准 (若干)
? 室内空气质量标准 ( GB/T18883-2002)
气体监测中的采样方法
? 气体采样方法的选择与污染物在气体中存在的状
态密切相关。
气体中的污染物从形态上分为气态和颗粒态两种。
颗粒物往往通过滤膜、滤筒过滤捕集,而气态污
染物的采集方式则较多。进行气态污染物监测,通常
需要在采样时对污染物进行捕集或浓缩收集。
污染源采样方法
? 污染源有害物质的测定,通常是用采样管
从污染源的烟道中抽取一定体积的烟气,通过
捕集装置将有害物质捕集下来,然后根据捕集
的有害物质的量和抽取的烟气量,计算得出烟
气中有害物质的浓度。根据有害物质的浓度和
烟气的流量计算其排放量。
环境和室内空气采样
? 根据被测物质在空气中存在的状态和浓度,
以及所用分析方法的灵敏度,可选择不同的采
样方法。
采集空气中样品的方法一般分为直接采样
法和富集采样法两大类。
直接采样法
? 直接采样法一般用于空气中被测物质
浓度较高,或者所用的分析方法灵敏度
高,直接进样就能满足环境监测的要求。
如用氢焰离子化检测器测定空气中的苯
系物,用这类方法测得的结果是瞬时或
者短时间内的平均浓度,它可以比较快
地得到分析结果。
直接采样法常用的采样容器有注射
器、塑料袋和一些固定容器。这种方法
具有经济和简便的特点。
富集采样法
? 当空气中被测物质的浓度很低( ppm-ppb数
量级),而所用的分析方法又不能直接测出其
所含量时,需用富集采样法进行空气样品的采
集。富集采样的时间一般都比较长,所得的分
析结果是在富集采样时间内的平均浓度。从环
境保护角度来看,它更能反映环境污染的真实
情况,所以富集采样在空气污染监测中具有重
要意义。
富集采样法
? 富集采样的方法有溶液吸收法、固体吸收
法、低温冷凝法、滤料采样法及个体剂量器法
等。在实际应用时,可根据监测目的和要求、
污染物的理化性质、在空气中的存在状态,以
及所用的分析方法来选择。
大气环境质量监测分析方法
? 大气中的有害物质是多种多样的,不同地区污染
类型和排放污染物种类不尽相同,因此,在进行大气
质量评价时,应根据各地的实际情况确定需要检测的
大气环境指标。
大气中常见的污染物有总悬浮颗粒物、降尘、可
吸入颗粒物、二氧化硫、氮氧化物、总烃、铅、氟化
物、臭氧和苯并 [a]芘。
颗粒物质的测定
? 颗粒物质是大气污染物中数量最大、成分
复杂、性质多样、危害较大的一种,它本身可
以是有毒物质,还可以是其他有毒有害物质在
大气中的运载体、催化剂或反应床。在某些情
况下,颗粒物质与所吸附的气态或蒸气态物质
结合,会产生比单个组分更大的协同毒性作用。
所以,对颗粒物质的研究是控制大气污染的一
个重要内容。
颗粒物质的测定
? 大气中颗粒物质的检测项目有:总悬浮颗
粒物的测定、可吸入颗粒物浓度及粒度分布的
测定、降尘量的测定、颗粒中化学组分的测定。
? 其中,颗粒物浓度的测定最常用的是重量
法,原理是:使一定体积的空气进入切割器,
将大于某一粒径的微粒分离,小于这一粒径的
微粒随着气流经分离器的出口被阻留在已恒重
的滤膜上。根据采样前后滤膜的重量差及采样
体积,计算出颗粒物浓度,以 mg/m3表示( m3指
标准状况下)。
二氧化硫的测定
? 大气中的含硫污染物主要有 H2S,SO2,SO3,CS2、
H2SO4和各种硫酸盐。他们主要来源于煤和石油燃料的
燃烧、含硫矿石的冶炼、硫酸等化工产品生产排放的
废气。
作为大气污染的主要指标之一,二氧化硫在各种
大气污染物中分布最广、影响最大,因此,在硫氧化
物的检测中常常以二氧化硫为代表 。
二氧化硫的测定
? 二氧化硫对人体健康、生活和工农业生产
等各方面的影响。
测定二氧化硫的方法主要有四氯汞钾溶液
吸收-盐酸副玫瑰苯胺分光光度法( GB 8970-
88)、甲醛缓冲溶液吸收-盐酸副玫瑰苯胺分
光光度法( GB/T 15262-94)、钍试剂分光光
度法、紫外荧光法、电导法、库仑滴定法、火
焰光度法、定电位电解法( HJ/T57- 2000)。
甲醛缓冲溶液-副玫瑰苯胺分光光
度法测定二氧化硫
? 二氧化硫被甲醛缓冲溶液吸收后,生成稳
定的羟甲基磺酸加成化合物。在样品溶液中加
入氢氧化钠使加成化合物分解,释放出二氧化
硫与副玫瑰苯胺、甲醛作用,生成紫红色化合
物,用分光光度计在 577nm处测定。
氮氧化物的测定
? 氮氧化物主要来源于石化燃料高温燃烧和
硝酸、化肥等生产排放的废气,以及汽车排气。
氮氧化物包括 NO,NO2,N2O,N2O3,N2O4、
N2O5等,这些氧化物中占主要成分的是一氧化
氮和二氧化氮。
氮氧化物及其在空气中的反应产物对人体
健康的影响。
氮氧化物的测定
? 大气中氮氧化物的测定可分为化学法和仪
器法两类。
化学法中最常用的是 Saltzman法 ( GB/T
15435-95)、酸性高锰酸钾溶液氧化法、三氧
化铬 -石英砂氧化法。其中 Saltzman法仅适于
测二氧化氮的含量,酸性高锰酸钾溶液氧化法
和三氧化铬 -石英砂氧化法可以检测大气中氮氧
化物总量。
仪器法有化学光化法和库仑原电池法等。
Saltzman法测定二氧化氮的基本原理
? 空气中的二氧化氮与吸收液中的对氨基苯
磺酸进行重氮化反应,再与 N-( 1-萘基)乙二
胺盐酸盐作用,生成粉红色的偶氮染料,于波
长 540~ 545 nm之间用分光光度计测定其吸光
度。
大气污染源监测分析方法
? 大气污染源包括固定源(工业污染源和固体、
气体及液体燃料)、流动源(液体、气体燃
料)、无组织排放源(工艺过程、扬尘、自然
尘等)和天然源( NOX,SO2,CO,VOCS,TSP、
PM10,PM2.5)。
对固定源进行分析监测的内容:
? 测定典型固定源(锅炉、工业、餐饮、居
民生活等)的主要污染物( NOX,SO2,CO、
VOCS,TSP,PM10,PM2.5)的排放因子,研究固
定源的季节变化及日变化规律,监测分析固定
源排放的细颗粒( PM10,PM2.5)和 VOCS的化学
组分,调查固定源的地理分布,编制固定源排
放清单。
对流动源进行分析监测的内容:
? 测定交通源(汽油车、柴油车)和非交通
源(内燃型工程车)的 NOX,SO2,CO,VOCS、
TSP,PM10,PM2.5的排放因子,研究其周、日变
化规律,监测分析代表性机动车(柴油车)细
颗粒( PM10,PM2.5和 VOCS)的化学组分(包括
交通路口停时污染排放),按道路调查机动车
流量和车型分布,按区域调查非交通源的地理
分布,研究机动车在使用清洁燃料和双燃料后
对污染物排放的影响。
对工业无组织排放源、
扬尘源进行分析监测的内容:
? 测定典型工业无组织排放源(包括电厂)、
交通道路、建筑工地(包括管道施工、搅拌
站)、固体物品(燃料、原料和废物)堆场、
裸露或半裸露地面(包括城乡结合部)等的扬
尘(细分为 TSP,PM10,PM2.5)排放因子,研究
其排放特征,监测分析其中 PM10,PM2.5的化学
组分,调查扬尘污染源地理分布。
对溶剂、涂料、加油站进行
分析监测的内容:
? 测定溶剂、涂料、加油站、燃料气站的 VOCS
排放因子,分析各类源 VOCS化学构成,研究其
排放特征,调查地理分布,建立排放模型。
对 VOCS天然源进行分析监测的内容
? 测定 VOCS天然源的排放因子,分析 VOCS的
化学构成( C2-C12),研究其排放特征,调查
地理分布,编制排放清单。
室内空气监测 概述
在空气质量较差的环境中生活,对人体健康的危
害很大。许多室内空气污染物都是刺激性气体,这些
物质会刺激眼、鼻、咽喉以及皮肤,引起流泪、咳嗽、
喷嚏等症状。在污染的空气中长期生活,还会引起呼
吸功能下降、呼吸道症状加重。一些常见的病毒、细
菌引起的疾病如流感、麻疹、结核等呼吸道传染病都
会借助空气在室内传播。
室内空污染物的来源主要有两个方面:一方面来
自室外空气的污染,另一方面来自室内本身的污染。
室内空气监测
? 室内空气污染物分为可吸入颗粒物、生物
活性粒子污染物和气态化学污染物3类。
可吸入颗粒物也称, 飘尘,,能长时间悬
浮且易被人体呼吸系统吸入,除了携带细菌、
病毒等生物活性污染物外,还是多种致癌化学
污染物和放射性物质的主要载体;
生物活性粒子有细菌、病毒、花粉等,空
气中的细菌、病毒是大多数呼吸道传染病和过
敏性疾病的元凶;
室内空气监测
? 空气中的气态化学污染物包括多种挥发性
有机物和无机物。
挥发性有机物有常见的甲苯、甲醛、苯和
多种烃类、酯类、酮类等物质。室内空气中已
检测出挥发性有机物300多种,其中20多
种为致癌物或致突变物。
无机气体通常为二氧化硫、臭氧、氡等,
这些气体对人体都有危害。
室内空气监测
? 大多数室内空气质量指标的分析方法采用
与环境空气质量监测相同的方法,一些则引用
了原工业或居住区卫生防护的一些测试方法。
总挥发性有机物( TVOC)的监测
? TVOC是指可以在空气中挥发的有机化合物,
按其化学结构可以分为八类,造成室内空气污
染的有害气体氨、苯及甲苯、二甲苯等都属于
TVOC范畴。
? TVOC对人体健康的危害及其来源。
热解吸 /毛细管气相色谱法
测定 TVOC的基本原理
? 选择合适的吸附剂( Tenax GC或 Tenax
TA),用吸附管采集一定体积的空气样品,空
气流中的挥发性有机化合物保留在吸附管中。
采样后,将吸附管加热,解吸挥发性有机化合
物,待测样品随惰性载气进入毛细管气相色谱
仪进行定性、定量分析。
热解吸 /毛细管气相色谱法
? 本法适用于室内、环境和工作场所空气,
也适用于评价小型或大型测试舱室内材料的释
放。该法监测空气中 VOCs的浓度范围为
0.5μg/m3~ 100μg/m3。其检测下限为:采样量
为 10L时,检测下限为 0.5μg/m3。
菌落总数的检验
? 室内空气生物污染是影响室内空气品质的
一个重要因素,它对人类的健康有着很大危害,
能引起各种疾病,如各种呼吸道传染病、哮喘、
建筑物综合症等。
? 室内空气生物污染的来源主要有病人、空
调、宠物等。
菌落总数的检验
? 室内空气生物污染主要包括细菌、真菌(包括真
菌孢子)、花粉、病毒、生物体有机成分等。在这些
生物污染因子中有一些细菌和病毒是人类呼吸道传染
病的病原体,有些真菌(包括真菌孢子)、花粉和生
物体有机成分则能够引起人的过敏反应。迄今为止,
已知的能引起呼吸道病毒感染的病毒就有 200种之多,
这些感染的发生绝大部分是在室内通过空气传播的,
一年四季均可发生,冬春季更为多见。
撞击法监测室内空气中菌落总数的
基本原理
? 采用撞击式空气微生物采样器采样,通过抽气动
力作用,使空气通过狭缝或小孔而产生高速气流,使
悬浮在空气中的带菌粒子撞击到营养琼脂平板上,经
37℃, 48h培养后,根据采样器的流量和采样时间,
换算成每立方米空气中的菌落数。以 cfu/m3报告结果。